JPH02304214A - 流体動圧軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、流体動圧軸受装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、超精密部品加工装置や、微細自動組立装置等
の精密軸受装置としては、回転軸の外周、または軸受の
内周に複数のヘリングボーン状の講を有する流体動圧軸
受装置が使用されている。

スピンドル装置の軸受装置や精密案内等に使用されてい
る一般的な流体動圧軸受装置１００は、第４図に示すよ
うに、回転する回転軸１１０と、該回転軸１１０を回転
自在に支持する軸受１２０とからなる。また、回転軸１
１０の外周面１１１には、回転軸１１０の回転方向と逆
方向に複数のヘリングボーン状溝１１２が形成され、複
数のヘリングボーン状溝１１２の最外側がわには、複数
のヘリングボーン状溝１１２内に空気を供給する円周状
流１１１１３が形成されＣいる。

この流体動圧軸受装置１００は、回転軸１１０の回転速
度が所定の回転速度より」−昇することにより、回転軸
１１０の外周面１１１と軸受１２０の内周面１２１との
間でポンプ作用を生起して、複数のヘリングボーン状溝
１１２内に供給された空気を圧縮することにより、軸受
１２０内で回転軸１１０を浮］−させるものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、上記構造の流体動用軸受装Ｚ　１００は、回
転軸１１０の回転停止時からポンプ作用が生起する回転
速度まで１・、昇させるまでの始動時には時間がかかる
。したがって、回転軸１１０の回転停止および始動時は
、回転軸１１０と軸受１２０とが接触する可能性が高く
、回転軸１１０と軸受１２０とが磨耗する可能性がある
という課題があった。

このため、耐久性の向上を目的として回転軸１１０の剛
性を高めると、軸受１２０が回転軸１１０により傷付け
られる可能性があるので、回転軸１１０の剛性を高める
ことができないという課題があった。

本発明は、回転停止および始動時の軸と軸受との磨耗を
防止し、且つ軸の剛性を高めることのできる流体動圧軸
受装置の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の流体動圧軸受装置は、回転する軸の外周、ある
いは該軸を回転自在に支持する軸受の内周に複数のヘリ
ングボーン状の溝を具備した流体動圧軸受装置において
、前記軸の内部は、前記軸受内で前記軸を浮上させるこ
とが可能な圧力流体を、前記軸の外周と前記軸受の内周
との間に供給する供給路が設けられた技術手段を採用し
た。

［作用］ 本発明の流体動圧軸受装置は上記技術手段によりつぎの
作用を有する。

軸の内部に設けた供給路から軸の外周と軸受の内周との
間に、軸受内で軸を浮上させることが可能な圧力流体が
供給される。このため、軸の回転が停止中、または軸の
回転速度が所定の回転速度に達していない場合でも、軸
の外周と軸受の内周との間に介在している圧力流体によ
って、軸が軸受内に浮上する。

このように、軸の回転が停止中、または軸の回転速度が
所定の回転速度に達していない場合でも、軸を軸受内に
浮上させることが可能となるため、軸の回転速度に関わ
ることなく軸が軸受の内部に無接触で保持される。

さらに、軸の回転速度が所定の回転速度量」−となった
場合には、絞り孔から供給され、軸の外周と軸受の内周
との間に介在している圧力流体が、ヘリングボーン状の
溝内を流れる際に、ポンプ作用によりさらに圧縮される
。このため、軸は軸受内で浮上するため、軸受の内部に
無接触で保持される。

［発明の効果〕 本発明の流体動圧軸受装置は上記技術手段および作用に
よりつぎの効果を奏する。

軸の回転速度に関わることなく軸の外周と軸受の内周と
の接触を防止できるため、軸の外周と軸受の内周との磨
耗を防止できる。

このため、軸の剛性を高めたとしても軸受に不具合が生
じないので、軸の剛性を高めることができ、軸受装置の
耐久性を飛躍的に向１−１できる。

［実施例］ 本発明の流体動圧軸受装置の一実施例を図に基づき説明
する。

第１図および第２図は本発明を採用したスピンドル装置
の流体動圧軸受装置を示し、第３図はこの流体動圧軸受
装置の回転軸を示す。

１は例えば、スピンドル装置の流体動圧軸受装置を示す
、この流体動圧軸受装置１は、流体供給手段２、回転軸
３および軸受６を備えている。

流体供給手段２は、流体圧ポンプ（図示せず）、および
内部に流体圧カボンブと回転軸３の内部とを接続する連
通管２１を有する。

連通管２１は、内部に流体圧ポンプから回転軸３に流体
を導く導入路２２を形成し、先端部２３は、回転軸３の
内部に嵌め込まれている。この連通管２１の外周面と回
転軸３の内周面との間には、約２０〜４０鴎の隙間が形
成されている。

回転軸３は、円柱状を呈し、軸受６との相対隙間が約１
０〜３Ｇ、であって、電動モータ等の駆動手段（図示せ
ず）により矢印方向に回転駆動される。

回転軸３の一部に設けられた筒状部３１は、一端に連通
管２１の先端部２３を嵌め込むための開口部３２を形成
し、他端に側壁部３３が形成されている。また、筒状部
３１は、複数のヘリングボーン（矢筈模様・くの字型ま
たはＶ字型）状溝４を外周面３４に形成するとともに、
複数のヘリングボーン状溝４に連通する供給路５を内部
に形成している。

ヘリングボーン状溝４は、両端部４１．４２より中央部
４３が回転軸３の回転方向に対し゛Ｃ逆方向に突設して
いる。このヘリングボーン状溝４は、回転軸３が所定の
回転速度具」−で回転した時に、両端部４１．４２から
中央部４３に向かって流れる圧力流体をポンプ作用によ
りさらに圧縮する。

供給路５は、回転軸３の軸方向に形成された分配室５１
、および該分配室５１から放射状に形成された複数の絞
り孔５２を備える。分配室５１は、回転軸３の開口部３
２から側壁部３３までの間に形成された空所であって、
連通管２１の導入路２２の先端部２３から圧力流体を導
入し、その導入した流体を複数の絞り孔５２に分配する
。この絞り孔５２は、φ０．３〜０．５であって、通過
する流体を回転軸３をポンプ作用により軸受６内で浮上
させることが可能な圧力流体とするものである。また、
絞り孔５２は、分配室５１から複数のヘリングボーン状
溝４の両端部４１．４２までの間に形成されている。複
数の絞り孔５２は、分配室５１から流体を導入するため
の流入口５３．５４、および該流入口５３．５４から導
入した流体を圧力流体とした後に、複数のヘリングボー
ン状溝４の両端部４１．４２にそれぞれ供給するための
吐出口５５．５６を有する。

軸受６は、スピンドル装置の固定部材（図示せず）に設
けられ、内周面６１で回転＠３を回転自在に支持する。

なお、本実施例に採用される圧力流体としては、空気等
の気体または油圧機器の作動油等の液体を用いることが
できる。

本実施例の流体動圧軸受袋Ｗ１の作動を第１図ないし第
３図に基づき説明する。

１０回転軸３の回転速度が所定の回転速度に達していな
い（回転軸３の停止中も含む）時スピンドル装置の運転
が開始されると、流体が流体圧ポンプから連通管２１の
導入路２２を通って、回転軸３の分配室５１内に導かれ
る。分配室５１に導入された流体は、各流入口５３．５
４から複数の絞り孔５２の内部に流入する。複数の絞り
孔５２の内部に流入した流体は、各流入１コ５３．５４
と各吐出口５５．５６との間で圧縮されるため、回転軸
３を軸受６内で浮上させることが可能な圧力流体となる
。

そして、この圧力流体は、各吐出口５５．５６から複数
のヘリングボーン状溝４の両端部４１．４２に吐出され
るので、回転軸３の外周面３４と軸受６の内周面６１と
の間に供給される。

このように、圧力流体が回転軸３の外周面３４と軸受６
の内周面６１との間に供給されることによって、回転軸
３の外周面３４と軸受６の内周面６１との１用の力のバ
ランスが保たれるので、回転軸３の回転速度が所定の回
転速度に達していない時でも、回転軸３が軸受６の内部
に無接触で保持される。

したがって、回転軸３の外周面３４が軸受６の内周面６
１と磨耗することを防ＪＪできる。このため、たとえ回
転軸３の剛性を高めたとしても軸受６の損傷を防止でき
る。よって、回転軸３の剛性を高めることができるので
、流体動圧軸受装置１の耐久性を飛躍的に向上すること
ができる。

■０回転軸３の回転速度が所定の回転速度以上である時 絞り孔５２から供給された圧力流体が回転軸３の外周面
３４と軸受６の内周面６１との間に介在しているので、
回転軸３が所定の回転速度以上で回転することによって
、ヘリングボーン状溝４の両端部４１．４２から中央部
４３に向かって流れる際に、ポンプ作用によりさらに圧
縮されるため、従来の流体動圧軸受装置より負荷容量を
大きくすることができる。このため、回転軸３が軸受６
内で浮上し、回転軸３が軸受６の内部に無接触で保持さ
れる。

［他の実施例］ 本実施例では、本発明をスピンドル装置に用いたが、本
発明をその他の超精密部品加工装置や、微細自動組立袋
；〃等の精密軸受装置に用い°Ｃも良い。

本実施例では、回転軸の外周面にヘリングボーン状溝を
形成したが、軸受の内周面にヘリングボーン状溝を形成
しても良い。

ヘリングボーン状の溝としては、本実施例の池にゆるや
かに湾曲させた形状か、あるいは円弧状等の形状を採用
することができる。

本実施例では、圧力流体を絞り孔で圧縮することにより
発生させたが、圧力流体を流体圧ボンブにより発生させ
ても良い。

本実施例では、供給路を分配室および絞り孔から構成し
たが、供給路を絞り孔のみで構成しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を採用した流体動圧軸受装置
を示す半断面図、第２図は第１図のＡ・−Ａ断面図、第
３図は本発明の一実施例を採用した流体動圧軸受装置の
回転軸を示す側面図である。 第４図は従来の流体動圧軸受装置を示す半断面図である
。 図中

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）回転する軸の外周、あるいは該軸を回転自在に支持
   する軸受の内周に複数のヘリングボーン状の溝を具備し
   た流体動圧軸受装置において、前記軸の内部は、前記軸
   受内で前記軸を浮上させることが可能な圧力流体を、前
   記軸の外周と前記軸受の内周との間に供給する供給路が
   設けられたことを特徴とする流体動圧軸受装置。